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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedienen von Tauwerk eines
Segelschiffs, umfassend mindestens eine Winsch, welche in Abhängigkeit
einer durch einen Antriebsstrang in ihrer Eingangswelle eingeleiteten
Drehbewegung Zugkräfte auf das Tauwerk überträgt,
wobei zwischen dem Antriebsstrang und der Eingangswelle der mindestens einen
Winsch eine schaltbares Übersetzungsgetriebe mit zwei darstellbaren Übersetzungsverhältnissen platziert
ist, durch welches die Drehbewegung des Antriebsstranges in Abhängigkeit
des gewählten Übersetzungsverhältnisses
entsprechend auf die Eingangswelle übersetzbar ist.
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Auf
Segelyachten, kommen üblicherweise zum Bedienen von Tauwerk,
wie Schoten, Fallen und anderen Tauwerksleinen, Seilwinden in Form
von Winschen zum Einsatz, über welche Zugkräfte
in das jeweils zu bedienende Tauwerk eingeleitet werden können.
Hierzu wird die zu bedienende Leine mit einigen Windungen um eine
Trommel der Winsch gelegt, die über eine Handkurbel oder über
einen im Inneren der Yacht verlaufenden Antriebsstrang, der mit einer
Eingangswelle der Winsch in Verbindung steht, in Drehung versetzt
werden kann. Eine Drehung der Winschtrommel ist hierbei allerdings
nur in Spannrichtung möglich, während eine entgegengesetzte Drehrichtung
durch innerhalb der Trommel angeordnete Sperrklinken verhindert
wird.
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Im
Bereich größerer Regattayachten sind den Winschen
zudem häufig Übersetzungsgetriebe vorgeschaltet,
um das über die Winschtrommel aufbringbare Drehmoment oder
die erzeugbare Drehzahl im Bedarfsfall zu vergrößern.
Dadurch kann je nach Manöver die zu bedienende Leine schneller
angezogen bzw. mit einer größeren Kraft betätigt
werden.
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Aus
der
GB 23 75 749 A ist
eine Vorrichtung zum Bedienen von Tauwerk eines Segelschiffs bekannt,
bei welcher einer über einen Antriebsstrang betätigbaren
Winsch ein Übersetzungsgetriebe vorgeschaltet ist. Mittels
dieses Übersetzungsgetriebes können über
Stirnräder und durch Betätigung von Kupplungselementen
zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
geschaltet werden und die Drehbewegung des Antriebsstrangs entsprechend
auf die Eingangswelle der Winsch übersetzt werden.
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Nachteilhaft
an einem derartigen System ist allerdings, dass ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
im Übersetzungsgetriebe nicht unter Last erfolgen kann.
Es ist aber insbesondere bei Manövern, bei welchen die
zu bedienende Leine möglichst schnell angezogen werden
muss, wünschenswert, rasch eine Umschaltung in eine schnellere Übersetzung
der Winsch vorzunehmen und diesen Wechsel unter Last durchzuführen,
um hierbei zeitlich optimal zu arbeiten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Bedienen von Tauwerk eines Segelschiffs zu schaffen, bei welcher
ein Übersetzungsgetriebe der zu betätigenden Winsch vorgeschaltet
ist, welches eine Übersetzung der Drehbewegung des Antriebsstrangs
ins Schnellere unter Last zulässt.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung
mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden,
abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung umfasst die technische Lehre, dass das Übersetzungsgetriebe
nach Art eines Planetengetriebes ausgebildet ist, welches über
eine axial verschiebbare Muffe verfügt. In Abhängigkeit der
Verschiebungsrichtung der Muffe und einer hierdurch eingeleiteten
Koppelung eines Elements des Planetengetriebes entweder mit der
Eingangswelle der Winsch oder einem feststehenden Teil sind hierbei
zwei Übersetzungsverhältnisse darstellbar. Bei einem Wechsel
des Übersetzungsverhältnisses ist das eine höhere
Drehzahl der Eingangswelle der Winsch hervorrufende Übersetzungsverhältnis
unter Last schaltbar. Durch diese Maßnahme ist es möglich,
die zu bedienende Leine ohne eine Unterbrechung der Betätigung
der Winsch schneller anzuziehen. Folglich können insbesondere
Zeitkritische Manöver einfacher durch die Segelcrew ausgeführt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ist die Muffe mit dem Element
des Planetengetriebes verbunden und verfügt in axialer
Richtung beidseitig über Schaltklauen mit angeschrägten
Zähnen. Hierbei sind diese Schaltklauen über in
Umfangsrichtung steife Federn mit der Muffe verbunden und bilden
je nach axialer Bewegung der Muffe über die Zähne
mit einer hierzu korrespondierenden Verzahnung einer jeweils gegenüberliegenden
Einspurklaue der Eingangswelle oder des feststehenden Teils einen
Formschluss aus. Durch die Anbindung der Schaltklauen an die Muffe über
in Umfangsrichtung steife Federn kann der Schaltvorgang des eine höhere
Drehzahl der Eingangswelle hervorrufenden Übersetzungsverhältnisses
durch eine entsprechende axiale Verschiebung der Muffe eingeleitet
werden, während sich die Schaltklaue des anderen Übersetzungsverhältnisses
noch im Eingriff mit der zugehörigen Einspurklaue befindet.
Dabei weist diese Schaltmechanik einen einfachen Aufbau auf.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Muffe
lediglich in axialer Richtung beweglich und tritt dabei mit beidseitig
von ihr angeordneten Federblechen des Elements des Planetengetriebes
in Kontakt, welche auf den von der Muffe abgewandten Seiten über
Schaltklauen mit angeschrägten Zähnen verfügen.
Durch die axiale Verschiebung der Muffe wird dabei eine ebenfalls
axial gerichtete Bewegung der Federbleche eingeleitet, welche daraufhin
mit ihren Zähnen mit einer hierzu jeweils korrespondierenden
Verzahnung einer gegenüberliegenden Einspurklaue der Eingangswelle oder
des feststehenden Teils einen Formschluss ausbilden. Vorteilhafterweise
rotiert in diesem Fall die Muffe nicht gemeinsam mit dem Element
des Planetengetriebes, was somit die rotierende Masse des Übersetzungsgetriebes
vermindert.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind neben den Einspurklauen auch Sperrklauen
an der Eingangswelle und dem feststehenden Teil vorgesehen, die
mit axialen Anformungen der Muffe, welche in radialer Richtung benachbart
zu den Schaltklauen an der Muffe vorgesehen sind, zum Ende der axialen Verschiebung
der Muffe in Kontakt treten. Durch einen Kontakt der Sperrklauen
mit den axialen Anformungen an der Muffe kann zum Ende der axialen Verschiebung
der Muffe auch bei entgegengesetzter Drehrichtung des Antriebsstranges
eine Koppelung des Elements des Planetengetriebes mit der Eingangswelle
oder dem feststehenden Teil erfolgen. Folglich kann das erfindungsgemäße Übersetzungsgetriebe
auch bei einer Winsch Anwendung finden, welche ein integriertes Übersetzungsgetriebe
aufweist, in dem beim Einleiten einer Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle
der Winsch ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
stattfindet. Durch eine Kombination des erfindungsgemäßen Übersetzungsgetriebes
mit einem integrierten Übersetzungsgetriebe einer Winsch
kann eine Erweiterung des Bereichs der darstellbaren Zugkräfte
und Drehgeschwindigkeiten der Winsch erreicht werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die in
Umfangsrichtung steifen Federn nach Art von Wellfedern ausgebildet.
Dadurch wird eine in Umfangsrichtung steife Ausführung
einer Feder realisiert, die in axialer Richtung die nötige
Relativbewegung zwischen Muffe und Schaltklaue zulässt.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind ein Hohlrad des Planetengetriebes
mit dem Antriebsstrang und ein Sonnenrad mit der Eingangswelle der Winsch
verbunden, wobei ein Planetensteg des Planetengetriebes über
die Muffe mit der Eingangswelle oder dem feststehenden Teil koppelbar
ist. Dadurch wird die Funktion des Übersetzungsgetriebes
bei gleichzeitig kompakter Ausführung gewährleistet.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
der Planetensteg des Planetengetriebes eine doppelte Planetenradstufe auf.
Dies hat den Vorteil, dass somit die Drehrichtung des Antriebsstranges über
das Planetengetriebe nicht in eine entgegengesetzte Drehung der
Eingangswelle der Winsch umgesetzt wird und somit Eingangswelle
und Antriebsstrang eine gleichsinnige Drehbewegung ausführen.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind mittels des Planetengetriebes die Übersetzungsverhältnisse 1
und 0,5 darstellbar. Folglich kann durch das Übersetzungsgetriebes
ein direkter Durchtrieb sowie eine Übersetzung der Winsch
ins Schnelle realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die axiale Verschiebung der Muffe über eine Betätigungseinrichtung
steuerbar, die an derselben Stelle platziert ist, an welcher auch
die Drehbewegung des Antriebsstranges erzeugbar ist. Folglich kann
auch ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
von dieser zentralen Position aus gesteuert werden.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bedienen von Tauwerk eines Segelschiffs gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2A bis 2C schematische
Ansichten des Ablaufs eines Wechsels des Übersetzungsverhältnisses,
geschnitten entlang der Linie A-A in 1;
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3A und 3B schematische
Ansichten desselben Wechsels des Übersetzungsverhältnisses,
geschnitten entlang der Linie B-B in 1; und
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4 eine
schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist
eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Bedienen von Tauwerk eines Segelschiffs dargestellt,
welche eine Winsch 1 umfasst, deren Eingangswelle 2 über
einen Antriebsstrang 3 in Drehbewegung versetzt werden kann,
um über die Winsch 1 Zugkräfte in – hier
nicht dargestelltes – Tauwerk einzuleiten. Hierbei ist
zwischen Antriebsstrang 3 und Eingangswelle 2 der Winsch 1 ein
Planetengetriebe 4 angeordnet, dessen Hohlrad 5 mit
dem Antriebsstrang 3 und dessen Sonnenrad 6 mit
der Eingangswelle 2 verbunden ist. Der mit einem doppelten
Planetenradsatz zwischen Hohlrad 5 und Sonnenrad 6 platzierte
Planetensteg 7 ist an seinem Außenumfang mit einer
Muffe 8 verbunden, wobei die Muffe 8 bezüglich
des Planetensteges 7 eine axiale Verschiebung ausführen
kann. Des Weiteren vertilgt Muffe 8 über einen
inneren Umfangsteil 8A und einen äußeren
Umfangsteil 8B, deren Aufbau deutlicher aus den 2A bis 2C und 3A bis 3B hervorgeht. Über
diese beiden Umfangsteile 8A und 8B kann die Muffe 8 je nach
ihrer axialen Verschiebung mit einem mit der Eingangswelle 2 fest
verbundenen Rad 9 oder einem feststehenden Teil 10 in
Verbindung treten. Dabei wird durch einen Kontakt der Muffe 8 mit
Rad 9 der Eingangswelle 2 der Planetensteg 7 direkt
mit der Eingangswelle 2 gekoppelt und hierdurch ein direkter Durchtrieb
mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 gebildet.
Im Gegensatz dazu bewirkt eine Verbindung der Muffe 8 mit
dem feststehenden Teil 10 den Stillstand des Planetenstegs 7,
was in einem Übersetzungsverhältnis von ungefähr
i = 0,5 resultiert. Im letztgenannten Fall wird dementsprechend
eine Drehbewegung des Antriebsstranges 3 In eine schnellere
Drehung der Eingangswelle 2 und damit auch der Winsch 1 umgesetzt.
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In
den 2A bis 2C ist
ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses im Bereich
des Schnitts A-A in 1 dargestellt. Wie zu erkennen ist,
verfügt der innere Umfangsteil 8A der Muffe 8 in axialer
Richtung beidseitig über Schaltklauen 11A und 11B,
die auf der dem inneren Umfangsteil 8A abgewandten Seite über
angeschrägte Zähne verfügen. Zudem sind
diese Schaltklauen 11A und 11B über in
Umfangsrichtung steife Federn 12A und 12B mit
dem inneren Umfangsteil 8A verbunden. Je nach axialer Verschiebung
der Muffe 8 und damit auch des inneren Umfangsteils 8A können
die Schaltklauen 11A und 11B über ihre
Zähne mit einer hierzu korrespondierenden Verzahnung jeweils
gegenüberliegender Einspurklauen 13A und 13B in
Kontakt treten. Hierbei ist die Einspurklaue 13A mit dem
Rad 9 der Eingangswelle 2 und die Einspurklaue 13B mit
dem feststehenden Teil 10 fest verbunden. Ein Schaltvorgang
von dem direkten Durchtrieb i = 1 in das schnellere Übersetzungsverhältnis
i = 0,5 findet dabei in den aus den 2A bis 2C ersichtlichen
Schritten statt. Bei dem direkten Durchtrieb von Antriebsstrang 3 auf
Eingangswelle 2 ist zunächst der Planetensteg 7 über
Muffe 8 und den inneren Umfangsteil 8A direkt
mit Rad 9 der Eingangswelle 2 gekoppelt. In diesem
Fall wird die Einspurklaue 13A über die angeschrägten
Zähne der Schaltklaue 11A mitgeführt, was
folglich eine gleichgroße Drehzahl von Planetensteg 7 und
Rad 9 und damit auch Eingangswelle 2 bewirkt.
Durch eine axiale Bewegung von Muffe 8 in Richtung des
feststehenden Teils 10 und damit auch des inneren Umfangsteils 8A in
diese Richtung, wird Schaltklaue 11B mit der Einspurklaue 13B des
feststehenden Teils 10 über die angeschrägten
Zähne in Kontakt gebracht, wie in 2B dargestellt.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Schaltklaue 11A allerdings
immer noch mit der Einspurklaue 13A des Rades 9 in
Kontakt. Durch die Ver bindung zwischen Schaltklaue 11B und
Einspurklaue 13B wird der Planetensteg 7 jedoch
schlagartig zum Stillstand gebracht. Dies führt dazu, dass
Eingangswelle 2 und somit auch Rad 9 weiter beschleunigt
werden. Dadurch überholt die Einspurklaue 13A die
zugehörige Schaltklaue 11A und weist diese aufgrund
der angeschrägten Zähne ab. Durch diese eingeleitete
Bewegung und der Wirkung der Feder 12A wird die Schaltklaue 11A in
Richtung des inneren Umfangsteils 8A bewegt, wobei durch
die Einnahme der in 2C gezeigten Stellung der Schaltvorgang
abgeschlossen ist.
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Um
allerdings auch eine Koppelung zwischen Planetensteg 7 und
Rad 9 bzw. dem feststehendem Teil 10 bei einer
Drehrichtungsumkehr des Antriebstranges 3 zu ermöglichen,
was insbesondere bei der Verwendung einer Winsch mit einem integrierten Übersetzungsgetriebe
wünschenswert ist, verfügt die Muffe 8 an
ihrem äußeren Umfangsteil 8B über
axiale Anformungen 14, deren Wirkung aus den 3A und 3B ersichtlich
ist. Diese axiale Anformungen 14 greifen zum Ende der axialen
Verschiebung der Muffe 8 und damit auch zum Ende der axialen
Verschiebung des äußeren Umfangsteils 8B in
Sperrklauen 15A des Rades 9 oder Sperrklauen 15B des
feststehenden Teils 10 ein, was zu einem Mitführen
des feststehenden Teils 10 oder des Rades 9 über
den äußeren Umfangsteil 8B auch bei einer entgegengesetzten
Drehrichtung des Planetensteges 7 führt.
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In 4 ist
eine schematische Teilansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer zweiten Aufführungsform
zusehen, dargestellt im Bereich des Planetengetriebes 4'.
Im Unterschied zu der vorher beschriebenen Ausführungsform
verfügt hierbei ein Planetensteg 7' des Planetengetriebes 4' über
zwei Federbleche 16A und 16B. Zwischen diesen
Federblechen ist eine Muffe 8' angeordnet, die lediglich
eine axiale Bewegung ausführen kann und dabei mit den Federblechen 16A und 16B des
Planetensteges 7' in Kontakt tritt. Dieser Kontakt sorgt
für eine axiale Verschiebung der Federbleche 16A und 16B,
woraufhin diese mit ihren der Muffe 8' abgewandten Seiten über
Schaltklau en 11A' und 11B' mit hierzu korrespondieren
Einspurklauen 13A' und 13B' des Rades 9 oder
des feststehenden Teils 10 auf die bereits beschriebene
Art und Weise in Kontakt zu treten. In diesem Fall rotiert die Muffe 8' also
nicht gemeinsam mit Planetensteg 7', sondern sorgt durch ihre
axiale Verschiebung nur für eine Übertragung der
Bewegung auf die Federbleche 16A und 16B.
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Durch
die erfindungsgemäßen Ausführungen der
Vorrichtung ist es somit möglich, eine Schaltung in das
eine höhere Drehzahl der Eingangswelle 2 hervorrufe Übersetzungsverhältnis
unter Last durchzuführen. Dem Fachmann wird hierbei klar sein,
dass eine Rückschaltung in das eine langsamere Bewegung
der Winsch 1 hervorrufende Übersetzungsverhältnis,
also eine Koppelung des Planetensteges 7 oder 7' mit
dem Rad 9, nicht unter Last erfolgen kann, da in diesem
Fall die Einspurklauen 13A oder 13A' eine höhere
Drehzahl aufweisen als die Schaltklauen 11A oder 11A'.
Dies führt über die angeschrägten Zähne
zu einem Abweisen der Schaltklauen 11A oder 11A'.
Also muss in diesem Fall kurzfristig ein Stillstand des Antriebsstranges 3 herbeigeführt
werden.
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- 1
- Winsch
- 2
- Eingangswelle
- 3
- Antriebsstrang
- 4,
4'
- Planetengetriebe
- 5
- Hohlrad
- 6
- Sonnenrad
- 7,
7'
- Planetenträger
- 8,
8'
- Muffe
- 8A
- innere
Umfangsteil Muffe
- 8B
- äußere
Umfangsteil Muffe
- 9
- Rad
- 10
- feststehender
Teil
- 11A,
11B, 11A', 11B'
- Schaltklauen
- 12A,
12B
- Federn
- 13A,
13B, 13A', 13B'
- Einspurklauen
- 14
- axiale
Anformung Muffe
- 15A,
15B
- Sperrklauen
- 16A,
16B
- Federbleche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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